TWI406931B - Liquid crystal aligning agent and liquid crystal alignment film - Google Patents
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Description
本發明係關於液晶配向劑及液晶配向膜之形成方法。
以往,已知將具有正介電異向性之向列型液晶,以具有液晶配向膜的附透明電極基板使成三明治構造,且因應必要,液晶分子之長軸在基板間0~360°連續地扭曲而成具有TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型、IPS(In Plane Switching)型等之液晶晶胞的液晶顯示元件(特開昭56-91277號公報及特開平1-120528號公報作參考)。
此般液晶晶胞中,為使液晶分子對基板面配向成特定方向,需於基板表面設置液晶配向膜。此液晶配向膜,通常將基板表面所形成之有機膜表面以嫘縈等之布材在單方向摩擦的方法(摩擦法)而形成。然而,使液晶配向膜形成藉由摩擦處理進行,則在步驟内因易產生灰塵或靜電,有於配向膜表面附著灰塵成為顯示不良產生的原因之問題。尤其為具TFT(Thin Film Transistor)元件的基板時,因產生之靜電造成TFT元件電路破壞,亦有成為產率降低的原因之問題。進一步、在今後愈來愈高精細化的液晶顯示元件中,因伴隨画素高密度化於基板表面產生凹凸,均一地進行摩擦處理變得困難。
使液晶晶胞中液晶配向的別種手段,已知於基板表面所形成的聚乙烯基肉桂酸酯、聚醯亞胺、偶氮苯衍生物等之感光性薄膜照射偏光或非偏光的放射線,而賦予液晶配向能的光配向法。根據此方法,不產生靜電或灰塵,可實現均一的液晶配向(特開平6-287453號公報、特開平10-251646號公報、特開平11-2815號公報、特開平11-152475號公報、特開2000-144136號公報、特開2000-319510號公報,特開2000-281724號公報、特開平9-297313號公報、特開2003-307736號公報、特開2004-163646號公報及特開2002-250924號公報作參考)。
然而,TN(Twisted Nematic)型、STN(Super Twisted Nematic)型等之液晶晶胞中,液晶配向膜需要有使液晶分子相對於基板面以特定角度傾斜配向的預傾角特性。經光配向法形成液晶配向膜時,預傾角特性,通常藉由向基板面的入射方向係從基板法線傾斜的放射線的照射而賦予。
另外,作為與上述不同的液晶顯示元件之動作模式,亦知使具負的介電各向異性的液晶分子於基板上垂直配向垂直(Homeotropic)配向模式。在此動作模式,於基板間外加電壓,液晶分子在基板向平行方向傾斜時,需要液晶分子從基板法線方向朝向基板面内之單方向傾斜。作為此之手段,提案例如,於基板表面設置突起的方法、於透明電極設置條狀之方法、藉由使用摩擦配向膜而使液晶分子從基板法線方向朝向基板面内之單方向稍微傾斜(使預傾斜)的方法等。
前述光配向法已知亦可用作控制垂直配向模式中液晶晶胞的液晶分子傾斜方向的方法。亦即,已知藉由使用以光配向法賦予配向規制能及預傾角展現性的垂直配向膜,可控制電壓外加時之液晶分子的傾斜方向為均一(特開2003-307736號公報、特開2004-163646號公報、特開2002-250924號公報、特開2004-83810號公報、特開平9-211468號公報及特開2003-114437號公報作參考)。
如此一來,以光配向法所製造的液晶配向膜,為適用於各種液晶顯示元件者。然而,在習知光配向膜,有為了得到大的預傾角而需要放射線照射量多的問題。例如,有對含偶氮苯衍生物之薄膜以光配向法賦予液晶配向能時,為得到充足預傾角,必須將該光軸從基板法線傾斜的放射線以10,000J/m2
以上照射之報告(特開2002-250924號公報及特開2004-83810號公報以及J. of the SID 11/3,2003,p579作參考)。
另外,經光配向法所製造之液晶配向膜,為於主成分的聚合物之側鏈具感光性部位者,而習知之光配向性材料,無法排除側鏈的感光性部位在液晶面板製造步驟的加熱時產生熱分解的可能性,有污染基板或面板製造生產線之不期望情形之虞。
如以上般,目前未有以少量放射線照射量的光配向法而可形成具良好液晶配向能、優異電特性及高耐熱性的液晶配向膜,不產生後烘烤時之熱分解問題的液晶配向劑。
本發明為鑑於上述者所成,該目的係提供保存安定性優異,不進行摩擦處理而以偏光或非偏光的放射線照射即使以少曝光量亦可得到具良好液晶配向能的液晶配向膜之液晶配向劑、使用該液晶配向劑的電特性及耐熱性優的液晶配向膜之形成方法以及顯示特性、信賴性等之諸性能優之液晶顯示元件。
根據本發明,本發明之上述目的,第1:係經由含有使下述式(1)
(式(1)中,RI
為氫原子或碳數1~40之1價的有機基,RII
、RIV
及RV
各自獨立,為氫原子、甲基、氰基或氟原子,RI
為氫原子時RIII
為碳數1~40之1價的有機基,RI
為氫原子以外時RIII
為羧基。)
所表示之化合物、與由下述式(S-1)
(式(S-1)中,X1
為具有環氧基之1價的有機基,Y1
為羥基、碳數1~10之烷氧基、碳數1~20之烷基或碳數6~20之芳基。)所表示之具有重複單位的聚有機矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種進行反應所得到之含感放射線性聚有機矽氧烷之液晶配向劑而達成。
本發明之上述目的,第2:係經由於基板上,塗佈上述液晶配向劑形成塗膜,並於該塗膜照射放射線之液晶配向膜之形成方法而達成。
本發明之液晶配向劑係含有上述式(1)所表示之化合物(以下、稱「桂皮酸衍生物(1)」。)與由上述式(S-1)所表示之具有重複單位的聚有機矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種(以下、稱「具有環氧基的聚有機矽氧烷」。)進行反應所得到之含感放射線性聚有機矽氧烷。
本發明所用之桂皮酸衍生物(1)為上述式(1)所表示之化合物。上述式(1)中RII
、RIV
及RV
各自以氫原子為佳。
桂皮酸衍生物(1)以下述式(2)
(式(2)中,RII
、RIV
及RV
分別與上述式(1)中者同義,RVI
為單鍵、醚鍵、硫醚鍵、酯鍵、硫酯鍵或醯胺鍵,RVII
為可以氟原子取代之碳數1~30之烷基或可以氟原子取代之碳數3~40之脂環式基。)
所表示之化合物或下述式(3)
(式(3)中,RII
,RIV
及RV
分別與上述式(1)中者同義,RVIII
為可以氟原子取代之碳數1~30之烷基或可以氟原子取代之碳數3~40之脂環式基。)所表示之化合物為佳。
上述式(2)中RVI
,以氧原子或酯鍵(惟,氧原子與基RVII
鍵結。)為佳。RVII
,以可以氟原子取代之碳數1~20之烷基、Cholestanyl基、cholestenyl基、環己基或烷基之碳數係1~10的烷基環己基為佳。
上述式(2)所表示之化合物之例方面,例如下述式(2-1)~(2-10)
(式(2-1)及(2-6)中的a分別為1~20之整數,式(2-2)及(2-7)中的b分別為1~3之整數,c分別為0~10之整數。)之分別所表示之化合物。
上述式(3)中較佳RvIII
以碳數1~20之烷基、基Cd
F2d+1
Ce
H2e
-(於此,d為1~3之整數,e為0~10之整數。)、Cholestanyl基、cholestenyl基、環己基或烷基之碳數為1~10之烷基環己基。此烷基環己基方面,以4-丁基環己基或4-戊基環己基為佳。
此般桂皮酸衍生物(1)可經由有機化學之常法而合成。
例如上述式(2-1)~(2-5)之分別所表示之化合物,例如可使對應所期望之化合物的化合物RVII
-OH與偏苯三酸酐鹵化物反應合成中間體之酯化合物,接著使此酯化合物與4-胺基桂皮酸反應而合成。中間體酯化合物之合成,較佳為在適當溶劑中、鹼性化合物之存在下進行,在此可使用之溶劑,例如四氫呋喃等,鹼性化合物方面,例如三乙基胺等。酯化合物與4-胺基桂皮酸之反應可舉例如使兩者在乙酸中進行迴流之方法、使兩者在甲苯或二甲苯中,適當觸媒(例如硫酸等酸觸媒或三乙基胺等鹼觸媒)存在下進行迴流之方法等。
例如上述式(2-6)及(2-7)之分別所表示之化合物,可藉由將5-羥基苯二甲酸在例如二乙基苯中、迴流下使脫水閉環成為酸酐後,與4-胺基桂皮酸以上述相同之方法使其反應而合成第一中間體之醯亞胺化合物,接著使此醯亞胺化合物與對應所期望之化合物之化合物RVII
-X(於此,X為鹵原子。)反應而合成。此反應,較佳為在適當溶劑中、鹼性化合物之存在下進行。在此可使用之溶劑方面,例如N,N-二甲基乙醯胺等之醯胺化合物等,鹼性化合物方面,例如碳酸鉀等。
例如上述式(2-8)~(2-10)之分別所表示之化合物,可藉由例如使對應所期望之化合物之化合物RVII
-OH與4-氟-o-二甲苯進行反應而合成第一中間體之醚化合物,接著使此醚化合物氧化再經加熱而脫水後合成第二中間體之酸酐,使此酸酐與4-胺基桂皮酸進行反應而合成。第一中間體的醚化合物之合成,較佳為在適當溶劑中、鹼性化合物之存在下進行。在此可使用之溶劑方面,例如四氫呋喃等,鹼性化合物方面,例如tert-丁氧基鉀等。從此醚化合物的酸酐之合成及酸酐與4-胺基桂皮酸之反應,可依上述式(2-6)及(2-7)之分別所表示之化合物之合成方法來進行。
進一步例如上述式(3)所表示之化合物,可藉由將4-硝基桂皮酸以例如鹵化亞硫醯進行處理所得之4-硝基桂皮酸鹵化物與對應所期望之化合物之化合物RVIII
-OH進行反應後合成第一中間體的酯化合物,接著將此醚化合物具有之硝基還原成為胺基而得到第二中間體,進一步令此第二中間體與偏苯三酸酐反應而合成。第一中間體之酯化合物之合成以在三乙基胺等之鹼性化合物之存在下進行為佳。酯化合物具有之硝基的還原反應,較佳為可經由鋅與氯化銨之組合或氯化錫等之適宜的還原系進行。第二中間體與偏苯三酸酐之反應可依據上述式(2-1)~(2-5)之分別所表示之化合物之合成之酯化合物與4-胺基桂皮酸之反應而進行。
本發明可使用之具有環氧基的聚有機矽氧烷為自上述式(S-1)所表示之具有重複單位的聚有機矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種。
上述具有環氧基的聚有機矽氧烷之X1
方面,以下述式(X1
-1)或(X1
-2)
所示之基為佳。
Y1
之碳數1~10之烷氧基方面,例如甲氧基,乙氧基等;碳數1~20之烷基方面,例如甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基、n-十二烷基、n-十三烷基、n-十四烷基、n-十五烷基、n-十六烷基、n-十七烷基、n-十八烷基、n-十九烷基、n-二十烷基等;碳數6~20之芳基方面,例如苯基等。
具有環氧基的聚有機矽氧烷,經膠體滲透層析法(GPC)測定之聚苯乙烯換算之重量平均分子量以500~100,000為佳,1,000~10,000較佳,1,000~5,000更佳。
此般具有環氧基的聚有機矽氧烷,較佳為可藉由使具有環氧基之矽烷化合物、或具有環氧基之矽烷化合物與其他矽烷化合物之混合物,較佳為在適當有機溶劑、水及觸媒之存在下,進行水解或水解,縮合而合成。
具上述環氧基之矽烷化合物方面,可舉例如3-氧化縮水甘油基(Glycidyloxy)丙基三甲氧基矽烷、3-氧化縮水甘油基丙基三乙氧基矽烷、3-氧化縮水甘油基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氧化縮水甘油基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-氧化縮水甘油基丙基二甲基甲氧基矽烷、3-氧化縮水甘油基丙基二甲基乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷等。
上述其他矽烷化合物可舉例如四氯矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四-n-丙氧基矽烷、四-i-丙氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、四-sec-丁氧基矽烷、三氯矽烷、三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷、三-n-丙氧基矽烷、三-i-丙氧基矽烷、三-n-丁氧基矽烷、三-sec-丁氧基矽烷、氟三氯矽烷、氟三甲氧基矽烷、氟三乙氧基矽烷、氟三-n-丙氧基矽烷、氟三-i-丙氧基矽烷、氟三-n-丁氧基矽烷、氟三-sec-丁氧基矽烷、甲基三氯矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-n-丙氧基矽烷、甲基三-i-丙氧基矽烷、甲基三-n-丁氧基矽烷、甲基三-sec-丁氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三氯矽烷、2-(三氟甲基)乙基三甲氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三乙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(三氟甲基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三氯矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-己基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三氯矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三甲氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三乙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-n-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-i-丙氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-n-丁氧基矽烷、2-(全氟-n-辛基)乙基三-sec-丁氧基矽烷、羥基甲基三氯矽烷、羥基甲基三甲氧基矽烷、羥基乙基三甲氧基矽烷、羥基甲基三-n-丙氧基矽烷、羥基甲基三-i-丙氧基矽烷、羥基甲基三-n-丁氧基矽烷、羥基甲基三-sec-丁氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三氯矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-n-丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-i-丙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三n-丁氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三-sec-丁氧基矽烷、3-巰基丙基三氯矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三-n-丙氧基矽烷、3-巰基丙基三-i-丙氧基矽烷、3-巰基丙基三-n-丁氧基矽烷、3-巰基丙基三-sec-丁氧基矽烷、巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三-n-丙氧基矽烷、乙烯基三-i-丙氧基矽烷、乙烯基三-n-丁氧基矽烷、乙烯基三-sec-丁氧基矽烷、烯丙基三氯矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三-n-丙氧基矽烷、烯丙基三-i-丙氧基矽烷、烯丙基三-n-丁氧基矽烷、烯丙基三-sec-丁氧基矽烷、苯基三氯矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三-n-丙氧基矽烷、苯基三-i-丙氧基矽烷、苯基三-n-丁氧基矽烷、苯基三-sec-丁氧基矽烷、甲基二氯矽烷、甲基二甲氧基矽烷、甲基二乙氧基矽烷、甲基二-n-丙氧基矽烷、甲基二-i-丙氧基矽烷、甲基二-n-丁氧基矽烷、甲基二-sec-丁氧基矽烷、二甲基二氯矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二-n-丙氧基矽烷、二甲基二-i-丙氧基矽烷、二甲基二-n-丁氧基矽烷、二甲基二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二氯矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二甲氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二乙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-n-丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-i-丙氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-n-丁氧基矽烷、(甲基)[2-(全氟-n-辛基)乙基]二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二氯矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二甲氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二乙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-n-丙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-i-丙氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-n-丁氧基矽烷、(甲基)(3-巰基丙基)二-sec-丁氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二氯矽烷、(甲基)(乙烯基)二甲氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二乙氧基矽烷,(甲基)(乙烯基)二-n-丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-i-丙氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-n-丁氧基矽烷、(甲基)(乙烯基)二-sec-丁氧基矽烷、二乙烯基二氯矽烷、二乙烯基二甲氧基矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷、二乙烯基二-n-丙氧基矽烷、二乙烯基二-i-丙氧基矽烷、二乙烯基二-n-丁氧基矽烷、二乙烯基二-sec-丁氧基矽烷、聯苯基二氯矽烷、聯苯基二甲氧基矽烷、聯苯基二乙氧基矽烷、聯苯基二-n-丙氧基矽烷、聯苯基二-i-丙氧基矽烷、聯苯基二-n-丁氧基矽烷、聯苯基二-sec-丁氧基矽烷、氯二甲基矽烷、甲氧基二甲基矽烷、乙氧基二甲基矽烷、氯三甲基矽烷、溴三甲基矽烷、碘三甲基矽烷、甲氧基三甲基矽烷、乙氧基三甲基矽烷、n-丙氧基三甲基矽烷、i-丙氧基三甲基矽烷、n-丁氧基三甲基矽烷、sec-丁氧基三甲基矽烷、t-丁氧基三甲基矽烷、(氯)(乙烯基)二甲基矽烷、(甲氧基)(乙烯基)二甲基矽烷、(乙氧基)(乙烯基)二甲基矽烷、(氯)(甲基)二苯基矽烷、(甲氧基)(甲基)二苯基矽烷、(乙氧基)(甲基)二苯基矽烷等之具有1個矽原子之矽烷化合物外,
可舉例如
商品名,KC-89、KC-89S、X-21-3153、X-21-5841、X-21-5842、X-21-5843、X-21-5844、X-21-5845、X-21-5846、X-21-5847、X-21-5848、X-22-160AS、X-22-170B、X-22-170BX、X-22-170D、X-22-170DX、X-22-176B、X-22-176D、X-22-176DX、X-22-176F、X-40-2308、X-40-2651、X-40-2655A、X-40-2671、X-40-2672、X-40-9220、X-40-9225、X-40-9227、X-40-9246、X-40-9247、X-40-9250、X-40-9323、X-41-1053、X-41-1056、X-41-1805、X-41-1810、KF6001、KF6002、KF6003、KR212、KR-213、KR-217、KR220L、KR242A、KR271、KR282、KR300、KR311、KR401N、KR500、KR510、KR5206、KR5230、KR5235、KR9218、KR9706(以上,信越化學工業(股)製);Glass Resin(昭和電工(股)製);SH804、SH805、SH806A、SH840、SR2400、SR2402、SR2405、SR2406、SR2410、SR2411、SR2416、SR2420(以上,東麗道寧(股)製);FZ3711、FZ3722(以上,日本unicar(股)製);DMS-S12、DMS-S15、DMS-S21、DMS-S27、DMS-S31、DMS-S32、DMS-S33、DMS-S35、DMS-S38、DMS-S42、DMS-S45、DMS-S51、DMS-227、PSD-0332、PDS-1615、PDS-9931、XMS-5025(以上,Chisso(股)製);甲基矽酸酯MS51、甲基矽酸酯MS56(以上,三菱化學(股)製);乙基矽酸酯28、乙基矽酸酯40、乙基矽酸酯48(以上,Colcoat(股)製);GR100、GR650、GR908、GR950(以上,昭和電工(股)製)等之部分聚合物。
此等其他矽烷化合物中,以四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-(甲基)丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、巰基甲基三甲氧基矽烷、巰基甲基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷或二甲基二乙氧基矽烷為佳。
本發明可使用之具有環氧基的聚有機矽氧烷,其環氧當量以100~10,000g/莫耳為佳,150~1,000g/莫耳更佳。而,合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時,使具環氧基之矽烷化合物與其他矽烷化合物之使用比例以調整至所得聚有機矽氧烷環氧當量在上述範圍來設定為佳。
合成具有環氧基的聚有機矽氧烷時可使用的有機溶劑方面,例如烴、酮、酯、醚、醇等。
上述烴方面,例如甲苯、二甲苯等;上述酮方面,例如甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基n-戊基酮、二乙基酮、環己酮等;上述酯方面,例如乙酸乙酯、乙酸n-丁基、乙酸i-戊基、丙二醇單甲基醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸乙基等;上述醚各自可舉例如乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、四氫呋喃、二噁烷等;上述醇各自可舉例如1-己醇、4-甲基-2-戊醇、乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單-n-丙醚、乙二醇單-n-丁醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單-n-丙醚等。此等之中以非水溶性者為佳。
此等之有機溶劑可單獨或2種以上混合使用。
有機溶劑之使用量,相對於全矽烷化合物100重量份,較佳為10~10,000重量份、更較佳為50~1,000重量份。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時之水的使用量,相對於全矽烷化合物,較佳為0.5~100倍莫耳、更較佳為1~30倍莫耳。
上述觸媒,可使用如酸,鹼金屬化合物、有機鹼、鈦化合物、鋯化合物等。
上述鹼金屬化合物可舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。
上述有機鹼各可舉例如乙基胺、二乙基胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯般1~2級有機胺;三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二氮雙環十一烯般3級有機胺;四甲基氫氧化銨般4級有機胺等。此等有機鹼中,以三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶般3級有機胺;四甲基氫氧化銨般4級有機胺為佳。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時之觸媒方面,以鹼金屬化合物或有機鹼為佳。藉由使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒,而不產生環氧基之開環等之副反應,可以高水解‧縮合速度得到目的之聚有機矽氧烷,生產安定性變優異,故佳。另外,含使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒所合成之具有環氧基的聚有機矽氧烷與桂皮酸衍生物(1)的反應物的本發明之液晶配向劑,保存安定性極優,故合適。其理由推測如Chemical Reviews、95卷、p1409(1995年)所指出般,於水解、聚合反應使用鹼金屬化合物或有機鹼作為觸媒,則形成無規構造、梯子型構造或籠型構造,可得矽烷醇基之含有比例少的聚有機矽氧烷。因矽烷醇基之含有比例少,可抑制矽烷醇基彼此之縮合反應,進一步本發明之液晶配向劑為含後述其他聚合物者時,因可抑制矽烷醇基與其他聚合物之聚合反應,推測為有保存安定性優異之結果。
觸媒方面,特別以有機鹼為佳。有機鹼之使用量雖因有機鹼種類、溫度等之反應條件等而異,可適宜設定,例如相對於全矽烷化合物,較佳為0.01~3倍莫耳,更佳為0.05~1倍莫耳。
製造具有環氧基的聚有機矽氧烷時的水解或水解‧縮合反應,為將具環氧基的矽烷化合物與因應必要的其他矽烷化合物溶於有機溶劑,使此溶液與有機鹼及水混合,例如藉由以油浴等加熱實施為佳。
水解.縮合反應時,加熱溫度較佳為130℃以下,更佳為40~100℃,較佳為0.5~12小時,更佳為1~8小時進行加熱。加熱中可將混合液攪拌或置於迴流下。
反應完畢後,將從反應液分取之有機溶劑層以水洗淨為佳。在此洗淨時,藉由以含少量鹽的水、例如以0.2重量%左右的硝酸銨水溶液等進行洗淨,由洗淨操作變容易之點看為佳。洗淨進行至洗淨後水層為中性為止,可藉由將之後有機溶劑層因應需要以無水硫酸鈣、分子篩等之適宜乾燥劑乾燥後,除去溶劑,得到目的具有環氧基的聚有機矽氧烷。
本發明中,可使用作為具有環氧基的聚有機矽氧烷市售者。此般市售品方面,例如DMS-E01,DMS-E12、DMS-E21,EMS-32(以上,Chisso(股)製)等。
本發明所使用之感放射線性聚有機矽氧烷,可藉由使如上述具有環氧基的聚有機矽氧烷與桂皮酸衍生物(1),較佳為在觸媒存在下進行反應而合成。在此桂皮酸衍生物(1)的使用量,相對於聚有機矽氧烷具有之環氧基1莫耳,較佳為0.001~1.5莫耳,更佳為0.01~1莫耳、又更佳為0.05~0.9莫耳。
上述觸媒方面,可使用有機鹼、或促進環氧化合物與酸酐反應亦即作為硬化促進劑的習知化合物。
上述有機鹼各可舉例如乙基胺、二乙基胺、哌嗪、哌啶、吡咯烷、吡咯般1~2級有機胺;三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶、二氮雙環十一烯般3級有機胺;四甲基氫氧化銨般4級有機胺等。此等有機鹼中,以三乙基胺、三-n-丙基胺、三-n-丁基胺、吡啶、4-二甲基胺基吡啶般3級有機胺;四甲基氫氧化銨般4級有機胺為佳。
上述硬化促進劑可舉例如苄基二甲基胺、2,4,6-參(二甲基胺基甲基)苯酚、環己基二甲基胺、三乙醇胺般3級胺;2-甲基咪唑、2-n-庚基咪唑、2-n-十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1,2-二甲基咪唑,2-乙基-4-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-甲基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-n-十一烷基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2-苯基-4,5-二(羥基甲基)咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-苯基-4,5-二[(2’-氰基乙氧基)甲基]咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-n-十一烷基咪唑鎰偏苯三酸、1-(2-氰基乙基)-2-苯基咪唑鎰偏苯三酸、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑鎰偏苯三酸、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-(2’-n-十一烷基咪唑基)乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪、2-甲基咪唑之異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑之異三聚氰酸加成物、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]乙基-s-三嗪之異三聚氰酸加成物般咪唑化合物;二苯基膦、三苯基膦、亞磷酸三苯基般有機磷化合物;苄基三苯基鏻氯化物、四-n-丁基鏻溴化物、甲基三苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻溴化物、n-丁基三苯基鏻溴化物、四苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻碘化物、乙基三苯基鏻乙酸酯、四-n-丁基鏻o,o-二乙基二硫代磷酸酯、tetra-n-butylphosphonium Benzotriazolate、四-n-丁基鏻四氟硼酸酯、四-n-丁基鏻四苯基硼酸酯、四苯基鏻四苯基硼酸酯般4級鏻鹽;1,8-二氮雙環[5.4.0]十一烯-7或其有機酸鹽般二氮雙環烯烴;辛基酸鋅、辛基酸錫、鋁乙醯丙酮錯合物般有機金屬化合物;四乙基銨溴化物、四-n-丁基銨溴化物,四乙基銨氯化物、四-n-丁基銨氯化物般4級銨鹽;三氟化硼、硼酸三苯基般硼化合物;氯化鋅、氯化第二錫般金屬鹵化合物;二氰基二醯胺或胺與環氧樹脂之加成物等之胺加成型促進劑等之高融點分散型潛在性硬化促進劑;使前述咪唑化合物、有機磷化合物或4級膦鹽等之硬化促進劑表面以聚合物被覆之微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化劑促進劑;路易士酸鹽、布朗斯特酸鹽等之高溫解離型的熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等之潛在性硬化促進劑等。
此等中、較佳為四乙基銨溴化物、四-n-丁基銨溴化物、四乙基銨氯化物,四-n-丁基銨氯化物般4級銨鹽。
觸媒之使用量相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷100重量份,較佳為100重量份以下、更佳為0.01~100重量份,又更佳為0.1~20重量份之量。
反應溫度,較佳為0~200℃,更佳為50~150℃。反應時間,較佳為0.1~50小時、更佳為0.5~20小時。
感放射線性聚有機矽氧烷之合成反應,因應需要可於有機溶劑之存在下進行。該有機溶劑可舉例如烴化合物、醚化合物、酯化合物、酮化合物、醯胺化合物、醇化合物等。此等中、醚化合物、酯化合物、酮化合物係由原料及生成物之溶解性以及生成物之純化容易度觀點來看為佳。
溶劑係以固形分濃度(反應溶液中之溶劑以外成分的合計重量佔溶液全重量之比例)成為較佳為0.1重量%以上,更佳為5~50重量%之量來使用。
本發明之感放射線性聚有機矽氧烷,藉由於具有環氧基的聚有機矽氧烷進行環氧之開環加成導入來自桂皮酸衍生物(1)的構造。此製造方法由簡單,且可使來自桂皮酸衍生物的構造之導入率高之觀點來看,係極為合適之方法。
又,本發明之感放射線性聚有機矽氧烷之合成中,可將上述桂皮酸衍生物(1)之一部分以下述式(4)
RIX
-Z (4)
(式(4)中,RIX
可以氟取代的碳數4~20之烷基、或含脂環式基的碳數3~40之1價的有機基,Z為選自羧基、羥基、-SH、-NCO、-NHR、-CH=CH2
及-SO2
Cl所成群之1價的基。)所表示之化合物取代。
式(4)中RIx
方面以具有可以氟取代的烷基(惟,此烷基之碳數為8~20。)之烷基苯基或具有可以氟取代的烷氧基(惟,此烷氧基之碳數為8~20。)之烷氧基苯基為佳。Z方面,羧基為佳。
上述式(4)所表示之化合物之具體例方面,例如下述式(4-1)~(4-4)
Cf
F2f+1
Cg
H2g
-COOH (4-1)
(式(4-1)中f為1~3之整數,g為3~18之整數,式(4-2)中h為5~20之整數,式(4-3)中i為0~18之整數、j為1~3之整數,式(4-4)中k為1~18之整數。)所表示之化合物。上述式(4)所表示之化合物中,以上述式(4-3)所表示之化合物為佳,以下述式(4-3-1)~(4-3-3)
之分別所表示之化合物更佳。
上述式(4)所表示之化合物,可在與桂皮酸衍生物(1)相同之反應條件下與具有環氧基的聚有機矽氧烷進行反應,導入感光性聚有機矽氧烷。上述式(4)所表示之化合物之使用,相對於桂皮酸衍生物(1)與上述式(4)所表示之化合物的合計,較佳為50莫耳%以下、更較佳為33莫耳%以下之比例。於此,上述式(4)所表示之化合物之使用比例超過桂皮酸衍生物(1)之使用比例,則有所得得液晶顯示元件為ON(電壓外加狀態)時,產生異常域之不期望情形。
本發明之液晶配向劑,含如上述之感放射線性聚有機矽氧烷。
本發明之液晶配向劑,除如上述之感放射線性聚有機矽氧烷外,在不損及本發明之效果範圍,可進一步含其他成分。此般其他成分方面,例如感放射線性聚有機矽氧烷以外之聚合物(以下,稱「其他聚合物」。)、硬化劑,硬化觸媒、硬化促進劑、於分子内具有至少一個環氧基的化合物(以下,稱「環氧化合物」。)、官能性矽烷化合物、界面活性劑等。
上述其他聚合物,為更改善本發明之液晶配向劑的溶液特性及所得液晶配向膜之電特性而可使用。該其他聚合物方面,例如由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成群選出之至少1種聚合物、下述式(S-2)
(式(S-2)中,X2
為羥基、鹵原子、碳數1~20之烷基、碳數1~6之烷氧基或碳數6~20之芳基,Y2
為羥基或碳數1~10之烷氧基。)
所示之聚矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種(以下、稱「其他聚矽氧烷」。)、聚醯胺酸酯、聚酯、聚醯胺、纖維素衍生物、聚縮醛、聚苯乙烯衍生物、聚(苯乙烯-苯基馬來醯亞胺)衍生物、聚(甲基)丙烯酸酯等。
上述聚醯胺酸可藉由四羧酸二酐與二胺進行反應而得。
聚醯胺酸之合成可使用之四羧酸二酐方面,例如丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二氯-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二環己基四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、3,5,6-三羧基降冰片烷-2-乙酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-甲基-5(四氫-2,5-二氧-3-呋夫喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮,1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-乙基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-7-乙基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-乙基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、雙環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧雜雙環[3.2.1]辛環-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐,4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6
]十一烷-3,5,8,10-四酮以及下述式(T-I)及(T-II)
(式(T-I)及(T-II)中,R1
及R3
為各自具有芳香環之2價的有機基,R2
及R4
各自為氫原子或烷基,複數存在之R2
及R4
可各自相同或相異。)
之分別所表示之化合物等之脂肪族四羧酸二酐及脂環式四羧酸二酐;均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯基碸四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯基醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二甲基二苯基矽烷四羧酸二酐、3,3’,4,4’-四苯基矽烷四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫化物二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-全氟異亞丙基二苯二甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯基四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯基四羧酸二酐、雙(苯二甲酸)苯基氧化膦二酐、p-苯撐-雙(三苯基苯二甲酸)二酐、m-苯撐-雙(三苯基苯二甲酸)二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4,4’-二苯基醚二酐、雙(三苯基苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、乙二醇-雙(偏苯三酸酐)、丙二醇-雙(偏苯三酸酐)、1,4-丁二醇-雙(偏苯三酸酐)、1,6-己二醇-雙(偏苯三酸酐)、1,8-辛二醇-雙(偏苯三酸酐)、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷-雙(偏苯三酸酐)、下述式(T-1)~(T-4)
之分別所表示之化合物等之芳香族四羧酸二酐。上述芳香族四羧酸二酐之苯環,可以1個或2個以上之碳數1~4之烷基(較佳為甲基)取代。此等之四羧酸二酐,可1種單獨或2種以上組合使用。
此等中,丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐,2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-6,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5,8-二甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、雙環[2.2.2]-辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、3-氧雜雙環[3.2.1]辛環-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6
]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四甲酸二酐,3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯基碸四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯基四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、上述式(T-I)所表示之化合物中之下述式(T-5)~(T-7)
之分別所表示之化合物及上述式(T-II)所表示之化合物中之下述式(T-8)
所表示之化合物由可展現良好液晶配向性觀點來看為佳。
特別佳者方面,可舉例如1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛環-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6
]十一烷-3,5,8,10-四酮、均苯四甲酸二酐及上述式(T-5)所表示之化合物。
上述聚醯胺酸之合成可使用之二胺方面,例如p-苯二胺、m-苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基乙烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、4,4’-二胺基二苯基碸、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基苯甲醯苯胺、4,4’-二胺基二苯基醚、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、5-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿、3,4’-二胺基二苯基醚、3,3’-二胺基二苯甲酮、3,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯甲酮、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、2,7-二胺基芴、9,9-二甲基-2,7-二胺基芴、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、4,4’-亞甲基-雙(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二甲氧基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、1,4,4’-(p-苯撐異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(m-苯撐異亞丙基)雙苯胺、2,2’-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、4,4’-雙[(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯等之芳香族二胺;1,1-間苯二甲醯二胺、1,3-丙烷二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、八亞甲基二胺、九亞甲基二胺、1,4-二胺基環己烷、異佛爾酮二胺、四氫二環戊二烯二胺、六氫-4,7-亞甲基茚滿二亞甲基二胺、三環[6.2.1.02,7
]-十一烯二甲基二胺、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、1,4-雙(胺基甲基)環己烷等之脂肪族二胺及脂環式二胺;2,3-二胺基吡啶、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、5,6-二胺基-2,3-二氰基吡嗪、5,6-二胺基-2,4-二羥基嘧啶、2,4-二胺基-6-二甲基胺基-1,3,5-三嗪、1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪、2,4-二胺基-6-異丙氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二胺基-6-甲氧基-1,3,5-三嗪、2,4-二胺基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2、4-二胺基-6-甲基-s-三嗪、2,4-二胺基-1,3,5-三嗪、4,6-二胺基-2-乙烯基-s-三嗪、2,4-二胺基-5-苯基噻唑、2,6-二胺基嘌呤、5,6-二胺基-1,3-二甲基尿嘧啶、3,5-二胺基-1,2,4-三唑、6,9-二胺基-2-乙氧基吖啶乳酸鹽、3,8-二胺基-6-苯基菲啶、1,4-二胺基哌嗪、3,6-二胺基吖啶、雙(4-胺基苯基)苯基胺、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、下述式(D-I)
(式(D-I)中,R5
為含選自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪所成群之具有氮原子的環構造之1價的有機基,X3
為2價的有機基。)
所表示之化合物、下述式(D-II)
(式(D-II)中,R6
為具有選自吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶及哌嗪所成群之含氮原子之環構造的2價的有機基,X4
各自為2價的有機基,複數存在之X4
可各自相同或相異。)所表示之化合物等之於分子内具有2個1級胺基及該1級胺基以外的氮原子之二胺;
下述式(D-III)
(式(D-III)中,R7
係選自-O-、-COO-、-OCO-,-NHCO-、-CONH-及-CO-所成群之2價的有機基,R8
為具有類固醇骨架、三氟甲基苯基,三氟甲氧基苯基或氟苯基之1價的有機基或碳數6~30之烷基。)
所示之單取代苯二胺;下述式(D-IV)
(式(D-IV)中,R9
各自為碳數1~12之烴基,複數存在之R9
分別可相同或相異,p分別為1~3之整數,q為1~20之整數。)所表示之化合物等之二胺基有機矽氧烷;下述式(D-1)~(D-5)
(式(D-4)中的y為2~12之整數,式(D-5)中的z為1~5之整數。)之分別所表示之化合物等。上述芳香族二胺、上述式(D-I)~(D-III)及(D-1)~(D-5)之分別所表示之化合物之苯環可以1個或2個以上之碳數1~4的烷基(較佳為甲基)取代。此等之二胺可單獨或2種以上組合使用。
此等中,p-苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,7-二胺基芴、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-(p-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(m-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、1,4-環己烷二胺、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)、1,3-雙(胺基甲基)環己烷、上述式(D-1)~(D-5)所表示之化合物、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、3,6-二胺基咔唑、N-甲基-3,6-二胺基咔唑、N-乙基-3,6-二胺基咔唑、N-苯基-3,6-二胺基咔唑、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、上述式(D-I)所表示之化合物中之下述式(D-6)
所表示之化合物、上述式(D-II)所表示之化合物中之下述式(D-7)
所表示之化合物,上述式(D-III)所表示之化合物中之十二烷氧基-2,4-二胺基苯,十五烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十二烷氧基-2,5-二胺基苯、十五烷氧基-2,5-二胺基苯、十六烷氧基-2,5-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯、下述式(D-8)~(D-16)
之分別所表示之化合物及上述式(D-IV)所表示之化合物中之1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷為佳。
供給聚醯胺酸之合成反應的四羧酸二酐與二胺之使用比例,相對於二胺所含之胺基1當量,以四羧酸二酐之酸酐基成為0.2~2當量之比例為佳,又更佳為成為0.3~1.2當量之比例。
聚醯胺酸之合成反應,較佳為在有機溶劑中,較佳為在-20~150℃,更佳為在0~100℃之溫度條件下,較佳為1~48小時、更較佳為2~10小時進行。於此,有機溶劑方面,為可溶解所合成之聚醯胺酸者即可,並無特別限制,例如N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基咪唑啉酮、二甲基亞碸、γ-丁內酯、四甲基尿素、六甲基磷三醯胺等之非質子系極性溶劑;m-甲酚、二甲酚、酚、鹵化酚等之酚系溶劑。有機溶劑之使用量(a),以四羧酸二酐及二胺的總量(b)相對於反應溶液之全量(a+b)成為0.1~30重量%之量為佳。又,併用有機溶劑與後述貧溶劑時,上述有機溶劑之使用量(a)係指有機溶劑及貧溶劑的合計之使用量。
在前述有機溶劑,在不析出所生成聚醯胺酸的範圍,可併用聚醯胺酸之貧溶劑亦即一般所認為之醇、酮、酯、醚、鹵化烴、烴等。該貧溶劑之具體例方面,例如甲基醇、乙基醇、異丙基醇、環己醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三乙二醇、乙二醇單甲基醚、乳酸乙基、乳酸丁基、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、乙酸甲基、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯、草酸二乙酯、丙二酸二乙酯、二乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇-n-丙基醚、乙二醇-i-丙基醚、乙二醇-n-丁基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、四氫呋喃、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷、氯苯、o-二氯苯、己烷、庚烷、辛環、苯、甲苯、二甲苯、異戊基丙酸酯、異戊基異丁酸酯、二異戊基醚等。
於聚醯胺酸製造時,在有機溶劑中併用上述貧溶劑時,其使用比例雖可適宜設定在生成之聚醯胺酸不析出的範圍,較佳為在全溶劑中之50重量%以下,更較佳為20重量%以下。
如上述般,可得溶解聚醯胺酸而成之反應溶液。此反應溶液可直接供給液晶配向劑之調製,或將反應溶液中所含之聚醯胺酸單離以供液晶配向劑之調製,或純化單離之聚醯胺酸後供給液晶配向劑之調製。聚醯胺酸之單離,可藉由使上述反應溶液注入大量貧溶劑中得到析出物、並將此析出物進行減壓下乾燥之方法、或將反應溶液以蒸發器進行減壓餾去之方法來進行。又,將此聚醯胺酸再溶於有機溶劑、接著以貧溶劑析出之方法,或進行一次或數次以蒸發器減壓餾去的步驟之方法,使聚醯胺酸純化。
上述聚醯亞胺,可藉由使四羧酸二酐與二胺反應所得之聚醯胺酸進行脫水閉環而合成。
上述聚醯亞胺之合成可使用之四羧酸二酐方面,可例舉如上述聚醯胺酸之合成可使用之四羧酸二酐相同之化合物。
本發明中聚醯亞胺之合成可使用之四羧酸二酐方面,以使用含脂環式四羧酸二酐的四羧酸二酐為佳。特別佳之脂環式四羧酸二酐方面,例如2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧雜雙環[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3’-(四氫呋喃-2’,5’-二酮)、5-(2,5-二氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基降冰片烷-2:3,5:6-二酐或4,9-二氧雜三環[5.3.1.02,6
]十一烷-3,5,8,10-四酮。
上述聚醯亞胺之合成時,可併用脂環式四羧酸二酐與其他四羧酸二酐。此時,全四羧酸二酐中占有的脂環式四羧酸二酐之比例,較佳為10莫耳%以上,更較佳為50莫耳%以上。
上述聚醯亞胺之合成可使用之二胺方面,可舉例與上述聚醯胺酸之合成可使用之二胺相同之化合物。
本發明中聚醯亞胺之合成可使用之二胺方面,以使用含上述式(D-III)所示之二胺的二胺為佳。其較佳具體例方面,可舉例如上述式(D-III)所表示之化合物中之十二烷氧基-2,4-二胺基苯、十五烷氧基-2,4-二胺基苯、十六烷氧基-2,4-二胺基苯、十八烷氧基-2,4-二胺基苯、十二烷氧基-2,5-二胺基苯、十五烷氧基-2,5-二胺基苯、十六烷氧基-2,5-二胺基苯、十八烷氧基-2,5-二胺基苯及上述式(D-8)~(D-16)之分別所表示之化合物。
上述聚醯亞胺之合成時,可併用上述式(D-III)所示之二胺與其他二胺。該其他二胺中較佳者方面,如p-苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基硫化物、1,5-二胺基萘、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,7-二胺基芴、4,4’-二胺基二苯基醚、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)芴、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-(p-苯撐二異亞丙基)雙苯胺,4,4’-(m-苯撐二異亞丙基)雙苯胺、1,4-環己烷二胺、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯,4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、上述式(D-1)~(D-5)之分別所表示之化合物、2,6-二胺基吡啶、3,4-二胺基吡啶、2,4-二胺基嘧啶、3,6-二胺基吖啶、N,N’-二(4-胺基苯基)-聯苯胺、N,N’-二(4-胺基苯基)-N,N’-二甲基-聯苯胺、上述式(D-I)所表示之化合物中之上述式(D-6)所表示之化合物、上述式(D-II)所表示之化合物中之上述式(D-7)所表示之化合物、及上述式(D-IV)所表示之化合物中之1,3-雙(3-胺基丙基)-四甲基二矽氧烷等。併用上述式(D-III)所示之二胺與其他二胺時,上述式(D-III)所示之二胺的使用,相對於全二胺,較佳為0.5重量%以上,特佳為1重量%以上。
本發明可使用之聚醯亞胺的脫水閉環反應可藉由(i)加熱聚醯胺酸之方法、或藉由(ii)使聚醯胺酸溶於有機溶劑、並於此溶液中添加脫水劑及脫水閉環觸媒、並因應需要進行加熱之方法來進行。
上述(i)之加熱聚醯胺酸之方法的反應溫度,較佳為50~200℃,更佳為60~170℃。反應溫度未達50℃,則脫水閉環反應進行不完全,反應溫度超過200℃,則所得之醯亞胺化聚合物之分子量有降低之情形。加熱聚醯胺酸之方法的反應時間,較佳為0.5~48小時,更佳為2~20小時。
另外,上述(ii)之於聚醯胺酸溶液中添加脫水劑及脫水閉環觸媒之方法中,脫水劑可使用如乙酸酐、丙酸酐,三氟乙酸酐等之酸酐。脫水劑之使用量相對於聚醯胺酸構造單位1莫耳,以成為0.01~20莫耳者為佳。又,脫水閉環觸媒可使用如吡啶、三甲基吡啶、二甲基吡啶、三乙基胺等之3級胺。惟,不限於此等。脫水閉環觸媒之使用量相對於使用的脫水劑1莫耳,以0.01~10莫耳者為佳。脫水閉環反應所用之有機溶劑,可舉如聚醯胺酸之合成所用之者所例示之有機溶劑。脫水閉環反應之反應溫度,較佳為0~180℃,更佳為10~150℃,反應時間,較佳為0.5~24小時,更佳為1~10小時。
上述方法(i)所得之聚醯亞胺,可將此直接供給至液晶配向劑之調製,或將此純化後供給至液晶配向劑之調製。另外,上述方法(ii)中,可得含有聚醯亞胺的反應溶液。此反應溶液,可將此直接供給至液晶配向劑之調製,或從反應溶液除去脫水劑及脫水閉環觸媒後供給至液晶配向劑之調製,或將聚醯亞胺分離後供給至液晶配向劑之調製、或使分離之聚醯亞胺純化後供給至液晶配向劑之調製。從反應溶液除去脫水劑及脫水閉環觸媒,可使用例如溶劑取代等之方法。聚醯亞胺的分離、純化,作為聚醯胺酸的分離、純化方法方面,可以與上述者相同之操作進行。
本發明可使用之聚醯亞胺,可為醯胺酸構造全部經脫水者,或醯胺酸構造中之一部份經脫水閉環,併存有醯亞胺環構造與醯胺酸構造者。
本發明可使用之聚醯亞胺的醯亞胺化率,較佳為80%以上,更較佳為85%以上。於此,「醯亞胺化率」係指相對於聚合物中醯胺酸構造數與醯亞胺環數的合計,以百分率表示醯亞胺環數之比例者。此時,醯亞胺環之一部分可為異醯亞胺環。醯亞胺化率可將聚醯亞胺溶解於適當重氫化溶劑(例如重氫化二甲基亞碸),以四甲基矽烷作為基準物質,從在室溫測定1
H-NMR之結果,經下述數式(i)而求出。
醯亞胺化率(%)=(1-A1
/A2
×α)×100 (i)
(數式(i)中,A1
為化學位移10ppm附近出現的來自NH基之質子之波峰面積,A2
為來自其他質子之波峰面積,α為相對於聚醯亞胺的前驅物(聚醯胺酸)中NH基之質子1個的其他質子個數比例。)
上述聚醯胺酸及聚醯亞胺,可為分子量經調節的末端修飾型者。此般末端修飾型者,於合成聚醯胺酸時,可藉由添加分子量調節劑於反應系而合成。上述分子量調節劑方面,例如酸一酐、單胺化合物、單異氰酸酯化合物等。
於此,酸一酐方面,例如馬來酸酐、苯二甲酸酐、衣康酸酐、n-癸基琥珀酸酐、n-十二烷基琥珀酸酐、n-十四烷基琥珀酸酐,n-十六烷基琥珀酸酐等。另外,單胺化合物方面,例如,苯胺、環己基胺、n-丁基胺、n-戊基胺、n-己基胺、n-庚基胺、n-辛基胺、n-壬基胺、n-癸基胺,n-十一烷基胺、n-十二烷基胺、n-十三烷基胺、n-十四烷基胺,n-十五烷基胺、n-十六烷基胺、n-十七烷基胺、n-十八烷基胺,n-二十烷基胺等。另外,單異氰酸酯化合物方面,例如苯基異氰酸酯、萘基異氰酸酯等。
分子量調節劑使用量,相對於合成聚醯胺酸時所使用的四羧酸二酐及二胺的合計100重量份,較佳為20重量份以下、更較佳為5重量份以下之範圍。
-溶液黏度-
如以上般所得之聚醯胺酸或聚醯亞胺,做成濃度10重量%之溶液時,以具20~800mPa.s之溶液黏度者為佳,以維持30~500mPa.s之溶液黏度者更佳。
上述聚合物之溶液黏度(mPa.s)係對使用該聚合物之良溶劑(例如N-甲基-2-吡咯烷酮),做成10重量%之濃度的聚合物溶液,使用E型旋轉黏度計,在25℃測定之值。
[其他聚矽氧烷]
上述式(S-2)所示之具重複單位的聚矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種(其他聚矽氧烷)方面,以上述式(S-2)中X2為碳數1~20之烷基或碳數6~20之芳基之聚有機矽氧烷為佳。
該其他聚有機矽氧烷,可藉由如使由烷氧基矽烷化合物及鹵化矽烷化合物所成群選出之至少1種矽烷化合物(以下、稱為「原料矽烷化合物」。)較佳為在適當有機溶劑中、水及觸媒之存在下,進行水解或水解‧縮合而合成。
在此可使用之原料矽烷化合物,可舉如四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四-n-丙氧基矽烷、四-iso-丙氧基矽烷、四-n-丁氧基矽烷、四-sec-丁氧基矽烷、四-tert-丁氧基矽烷、四氯矽烷;甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三-n-丙氧基矽烷、甲基三-iso-丙氧基矽烷、甲基三-n-丁氧基矽烷、甲基三-sec-丁氧基矽烷、甲基三-tert-丁氧基矽烷、甲基三苯氧基矽烷、甲基三氯矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、乙基三-n-丙氧基矽烷、乙基三-iso-丙氧基矽烷、乙基三-n-丁氧基矽烷、乙基三-sec-丁氧基矽烷、乙基三-tert-丁氧基矽烷、乙基三氯矽烷,苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、苯基三氯矽烷;二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二氯矽烷;三甲基甲氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基氯矽烷等。此等中,以四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷或三甲基乙氧基矽烷為佳。
合成其他聚有機矽氧烷時,可任意使用之有機溶劑可舉例如醇化合物,酮化合物,醯胺化合物或酯化合物或該其他非質子性化合物。此等可單獨或二種以上組合使用。
上述醇化合物可舉例如甲醇,乙醇、n-丙醇,i-丙醇,n-丁醇,i-丁醇、sec-丁醇、t-丁醇、n-戊醇,i-戊醇,2-甲基丁醇、sec-戊醇、t-戊醇、3-甲氧基丁醇、n-己醇、2-甲基戊醇、sec-己醇、2-乙基丁醇、sec-庚醇,庚醇-3、n-辛醇、2-乙基己醇、sec-辛醇,n-壬基醇,2,6-二甲基庚醇-4、n-癸醇、sec-十一烷基醇、三甲基壬基醇、sec-十四烷基醇,sec-十七烷基醇、苯酚、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苄基醇、二丙酮醇等之單醇化合物;乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇-2,4、2-甲基戊二醇-2,4、己二醇-2,5、庚二醇-2,4、2-乙基己二醇-1,3、二乙二醇、二丙二醇、三乙二醇、三丙二醇等之多價醇化合物;乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇單己基醚、乙二醇單苯基醚,乙二醇單-2-乙基丁醚、二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二丙二醇單丙醚等之多價醇化合物之部分醚等。此等之醇化合物可1種或2種以上組合使用。
上述酮化合物各自可舉例如丙酮、甲基乙基酮、甲基-n-丙基酮、甲基-n-丁基酮、二乙基酮、甲基-i-丁基酮、甲基-n-戊基酮、乙基-n-丁基酮、甲基-n-己基酮、二-i-丁基酮、三甲基壬酮、環己酮、2-己酮、甲基環己酮、2,4-戊二酮、丙酮基丙酮、乙醯苯、芬酮等之單酮化合物;乙醯丙酮、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮、3,5-辛二酮、2,4-壬二酮、3,5-壬二酮、5-甲基-2,4-己二酮、2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-庚二酮等之β-二酮化合物等。此等之酮化合物可使用1種或2種以上組合使用。
上述醯胺化合物可舉例如甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-乙基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺,乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-乙基乙醯胺,N,N-二乙基乙醯胺、N-甲基丙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲醯基嗎啉、N-甲醯基哌啶、N-甲醯基吡咯烷、N-乙醯基嗎啉、N-乙醯基哌啶、N-乙醯基吡咯烷等。此等醯胺化合物可一種或二種以上組合使用。
上述酯化合物可舉例如二乙基碳酸酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯,乙酸sec-戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯,乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯、乙酸2-乙基己酯、乙酸苄酯、乙酸環己酯、乙酸甲基環己酯、乙酸n-壬酯、乙醯基乙酸甲酯、乙醯基乙酸乙酯、乙酸乙二醇單甲基醚、乙酸乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單甲基醚、乙酸二乙二醇單乙基醚、乙酸二乙二醇單-n-丁醚、乙酸丙二醇單甲基醚、乙酸丙二醇單乙基醚、乙酸丙二醇單丙醚、乙酸丙二醇單丁醚、乙酸二丙二醇單甲基醚、乙酸二丙二醇單乙基醚、二乙酸乙二醇、乙酸甲氧基三乙二醇、丙酸乙酯、丙酸n-丁酯、丙酸i-戊酯、草酸二乙酯、草酸二-n-丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸n-丁酯、乳酸n-戊酯、丙二酸二乙酯、苯二甲酸二甲酯、苯二甲酸二乙酯等。此等酯化合物可一種或二種以上組合使用。
上述該其他非質子性化合物可舉例如乙腈、二甲基亞碸、N,N,N’,N’-四乙基磺胺、六甲基磷酸三醯胺、N-甲基嗎啉、N-甲基吡咯、N-乙基吡咯、N-甲基-Δ3-吡咯啉、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N,N-二甲基哌嗪、N-甲基咪唑、N-甲基-4-哌啶酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、1,3-二甲基四氫-2(1H)-嘧啶酮等。
此等溶劑中,以多價醇化合物、多價醇化合物之部分醚或酯化合物特別佳。
於其他聚有機矽氧烷之合成時所使用之水的吡例,相對於原料矽烷化合物具有之烷氧基及鹵素原子總量1莫耳,較佳為0.5~100莫耳,更佳為1~30莫耳,進一步以1~1.5莫耳之吡例為佳。
其他聚有機矽氧烷之合成時可使用之觸媒可舉例如金屬螯合化合物、有機酸、無機酸、有機鹼、氨、鹼金屬化合物等。
上述金屬螯合化合物可舉例如三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-n-丁氧基,單(乙醯丙酮)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鈦、二乙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-n-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-i-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-n-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-sec-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、二-t-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鈦、單乙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鈦、四(乙醯丙酮)鈦、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、三-i-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、三-n-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鈦、二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、二-n-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、二-i-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、二-n-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、二-sec-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、二-t-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鈦、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鈦、四(乙基乙醯乙酸)鈦、單(乙醯丙酮)參(乙基乙醯乙酸)鈦、雙(乙醯丙酮)雙(乙基乙醯乙酸)鈦、參(乙醯丙酮)單(乙基乙醯乙酸)鈦等之鈦螯合化合物;三乙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、三-n-丁氧基,單(乙醯丙酮)鋯、三-sec-丁氧基,單(乙醯丙酮)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙醯丙酮)鋯、二乙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-n-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-i-丙氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-n-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-sec-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、二-t-丁氧基‧雙(乙醯丙酮)鋯、單乙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙醯丙酮)鋯、四(乙醯丙酮)鋯、三乙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、三-n-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、三-i-丙氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、三-n-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、三-sec-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、三-t-丁氧基‧單(乙基乙醯乙酸)鋯、二乙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯、二-n-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯、二-i-丙氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯、二-n-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯、二-sec-丁氧基,雙(乙基乙醯乙酸)鋯、二-t-丁氧基‧雙(乙基乙醯乙酸)鋯、單乙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、單-n-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、單-i-丙氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、單-n-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、單-sec-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、單-t-丁氧基‧參(乙基乙醯乙酸)鋯、四(乙基乙醯乙酸)鋯、單(乙醯丙酮)參(乙基乙醯乙酸)鋯、雙(乙醯丙酮)雙(乙基乙醯乙酸)鋯、參(乙醯丙酮)單(乙基乙醯乙酸)鋯等之鋯螯合化合物;參(乙醯丙酮)鋁、參(乙基乙醯乙酸)鋁等之鋁螯合化合物等。
上述有機酸可舉例如乙酸、丙酸、丁烷酸、戊烷酸、己烷酸、庚烷酸、辛烷酸、壬烷酸、癸烷酸、草酸、馬來酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、没食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生烯四酸、莽草酸、2-乙基己烷酸、油酸、十八烷酸、亞麻油酸、亞麻酸、水楊酸、安息香酸、p-胺基安息香酸、p-甲苯磺酸、苯磺酸、單氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、蟻酸、丙二酸、磺酸、苯二甲酸、富馬酸、檸檬酸、酒石酸等。
上述無機酸可舉例如鹽酸、硝酸、硫酸、氟酸、磷酸等。
上述有機鹼可舉例如吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲吡啶、三甲基胺、三乙基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、二甲基單乙醇胺、單甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮雙環辛烷、二氮雙環壬烷、二氮雙環十一烯、四甲基氫氧化銨等。
上述鹼金屬化合物可舉例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等。
此等觸媒可使用一種或二種以上一起使用。
此等觸媒中,以金屬螯合化合物、有機酸或無機酸為佳,更佳為鈦螯合化合物或有機酸
觸媒之使用量相對於原料矽烷化合物100重量份,較佳為0.001~10重量份,更佳為0.001~1重量份。
其他聚有機矽氧烷之合成時所添加之水,可於原料矽烷化合物中或令矽烷化合物溶於有機溶劑之溶液中,斷續的或連績地添加。
觸媒,可於原料之矽烷化合物中或將矽烷化合物溶於有機溶劑之溶液中預先添加,或於已經添加之水中溶解或分散。
其他聚有機矽氧烷之合成時的反應溫度,較佳為0~100℃,更佳為15~80℃。反應時間較佳為0.5~24小時,更佳為1~8小時。
[其他聚合物之含有比例]
本發明之液晶配向劑在與前述本發明之含桂皮酸之聚矽氧烷同時含其他聚合物者時,其他聚合物之含有量方面,相對於感放射線性聚有機矽氧烷100重量份,以10,000重量份以下為佳。其他聚合物更佳含有量,因其他聚合物之種類而異。
本發明之液晶配向劑含由感放射線性聚有機矽氧烷、以及聚醯胺酸及聚醯亞胺所成群選出之至少1種聚合物者時,兩者較佳使用比例相對於感放射線性聚有機矽氧烷100重量份,作為聚醯胺酸及聚醯亞胺的合計量為100~5,000重量份,進一步以200~2,000重量份為佳。
另外,本發明之液晶配向劑為含感放射線性聚有機矽氧烷及其他聚矽氧烷者時,兩者較佳使用比例相對於本發明之含桂皮酸之聚矽氧烷100重量份之其他聚矽氧烷之量,為100~2,000重量份。
本發明之液晶配向劑同時含感放射線性聚有機矽氧烷與其他聚合物者時,其他聚合物之種類方面,以由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成群選出之至少1種聚合物、或其他聚矽氧烷為佳。
<硬化劑、硬化觸媒及硬化促進劑>
上述硬化劑及硬化觸媒以使感放射線性聚有機矽氧烷之交聯反應更強固為目的,可含有於本發明之液晶配向劑,上述硬化促進劑以促進硬化劑的硬化反應為目的,可含於本發明之液晶配向劑中。
上述硬化劑方面,可使用一般用於含有具環氧基硬化性化合物或具環氧基之化合物的硬化性組成物之硬化所用的硬化劑,例如多價胺、多價羧酸酐、多價羧酸。
上述多價羧酸酐方面,例如環己烷三羧酸之無水物及其他多價羧酸酐。
環己烷三羧酸酐之具體例方面,可舉例如環己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-酐、環己烷-1,3,5-三羧酸-3,5-酐、環己烷-1,2,3-三羧酸-2,3-酸酐等,其他多價羧酸酐方面,例如4-甲基四氫苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、十二烯琥珀酸酐、琥珀酸酐、馬來酸酐、苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、下述式(5)
(式(5)中,r為1~20之整數。)
所表示之化合物及聚醯胺酸之合成中,除一般可使用之四羧酸二酐外,尚有α-松油烯、別羅勒烯等之具共軛雙鍵之脂環式化合物與馬來酸酐之Diels-Alder反應生成物或此等氫化物。
上述硬化觸媒方面,可使用如6氟化銻化合物、6氟化磷化合物及鋁三乙醯丙酮等。此等之觸媒可經加熱催化環氧基之陽離子聚合。
上述硬化促進劑方面,例如咪唑化合物;4級磷化合物;4級胺化合物;1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7或其有機酸鹽般二氮雜雙環烯烴;辛基酸鋅,辛基酸錫、鋁乙醯基丙酮錯合物般有機金屬化合物;三氟化硼、硼酸三苯基般硼化合物;氯化鋅、氯化錫般金屬鹵化合物、二氰二醯胺、胺與環氧樹脂之加成物般胺加成型促進劑等之高融點分散型潛在性硬化促進劑;使4級鏻鹽等之表面以聚合物被覆的微膠囊型潛在性硬化促進劑;胺鹽型潛在性硬化劑促進劑;路易士酸鹽、布朗司特酸鹽般高溫解離型之熱陽離子聚合型潛在性硬化促進劑等。
<環氧化合物>
由對本發明之液晶配向劑的基板表面提升接著性觀點可使用上述環氧化合物。
環氧化合物方面,例如乙二醇二縮水甘油基醚、聚乙二醇二縮水甘油基醚、丙二醇二縮水甘油基醚,三丙二醇二縮水甘油基醚、聚丙二醇二縮水甘油基醚、新戊基乙二醇二縮水甘油基醚、1,6-己二醇二縮水甘油基醚、甘油二縮水甘油基醚、2,2-二溴新戊基乙二醇二縮水甘油基醚、1,3,5,6-四縮水甘油基-2,4-己二醇,N,N,N’,N’-四縮水甘油基-m-二甲苯二胺、1,3-雙(N,N-二縮水甘油基胺基甲基)環己烷、N,N,N’,N’-四縮水甘油基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、N,N-二縮水甘油基-苄基胺、N,N-二縮水甘油基-胺基甲基環己烷等為較佳者。此等環氧化合物之使用比例,相對於聚合物之合計(係指感放射線性聚有機矽氧烷及其他聚合物之合計量。以下相同。)100重量份,較佳為40重量份以下,更佳為0.1~30重量份。
<官能性矽烷化合物>
上述官能性矽烷化合物方面,例如3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、2-胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-乙氧基羰基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-三乙氧基矽烷基丙基三乙烯基、N-三甲氧基矽烷基丙基三乙烯基、10-三甲氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、10-三乙氧基矽烷基-1,4,7-三氮雜癸烷、9-三甲氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、9-三乙氧基矽烷基-3,6-二氮雜壬基乙酸酯、N-苄基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苄基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-雙(氧乙烯)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-雙(氧乙烯)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷等。
此等官能性矽烷化合物之使用比例相對於聚合物之合計100重量份,較佳為4重量份以下。
<界面活性劑>
上述界面活性劑方面,例如非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性界面活性劑、矽酮界面活性劑、聚環氧烷界面活性劑、含氟界面活性劑等。
本發明之液晶配向劑為含有界面活性劑時,其含有比例方面,相對於液晶配向劑的全體100重量份,較佳為10重量份以下,更較佳為1重量份以下。
<液晶配向劑>
本發明之液晶配向劑如上述,含感放射線性聚有機矽氧烷為必須成分,此外雖含其他因應需要的其他成分,較佳為調製成各成分溶於有機溶劑之溶液狀組成物。
調製本發明之液晶配向劑可使用之有機溶劑,以溶解感放射線性聚有機矽氧烷及任意使用之其他成分,且不與此等反應者為佳。
本發明之液晶配向劑可使用的適宜之有機溶劑因任意添加之其他聚合物種類而異。
本發明之液晶配向劑為含感放射線性聚有機矽氧烷以及聚醯胺酸及聚醯亞胺所成群選出之至少1種之聚合物者時,較佳有機溶劑,可舉如作為聚醯胺酸之合成反應所用者而在上述所例示之溶劑。於此,作為在聚醯胺酸之合成反應中可併用者,亦可適宜選擇併用所例示的貧溶劑。此時可使用的特別佳之有機溶劑方面,如N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁內酯、γ-丁內醯胺、N,N-二甲基甲醯胺,N,N-二甲基乙醯胺、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇單甲基醚、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基甲氧基丙酸酯、乙基乙氧基丙酸酯,乙二醇甲基醚,乙二醇乙基醚、乙二醇-n-丙基醚、乙二醇-i-丙基醚、乙二醇-n-丁基醚(丁基溶纖劑)、乙二醇二甲基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇二乙基醚,二乙二醇單甲基醚、二乙二醇單乙基醚,二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、異戊基丙酸酯,異戊基異丁酸酯、二異戊基醚等。此等可單獨使用,或2種以上混合使用。
另外,本發明之液晶配向劑係,作為聚合物僅含感放射線性聚有機矽氧烷者時,或為含有感放射線性聚有機矽氧烷及其他聚有機矽氧烷者時,較佳有機溶劑可舉例如1-乙氧基-2-丙醇、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇單丁基醚、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇甲基醚、二丙二醇乙基醚、二丙二醇丙基醚、二丙二醇二甲基醚、乙二醇單甲基醚,乙二醇單乙基醚、乙二醇單丙基醚,乙二醇單丁基醚(丁基溶纖劑)、乙二醇單戊基醚,乙二醇單己基醚、二乙二醇、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、丙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯,甲基卡必醇、乙基卡必醇、丙基卡必醇、丁基卡必醇、乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯、乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸甲基戊酯、乙酸2-乙基丁酯,乙酸2-乙基己酯,乙酸苄酯、乙酸n-己酯、乙酸環己酯、乙酸辛酯、乙酸戊酯、乙酸異戊基等。其中較佳為例如乙酸n-丙酯、乙酸i-丙酯、乙酸n-丁酯,乙酸i-丁酯、乙酸sec-丁酯、乙酸n-戊酯、乙酸sec-戊酯等。
本發明之液晶配向劑中固形分濃度(液晶配向劑中的溶劑以外成分的合計重量於液晶配向劑全重量佔有的比例)係考量黏性、揮發性等而選定。較佳固形分濃度為1~10重量%之範圍。亦即,本發明之液晶配向劑雖塗佈於基板表面,形成成為液晶配向膜的塗膜,但固形分濃度未達1重量%時,此塗膜膜厚變過小,難以得到良好液晶配向膜,固形分濃度超過10重量%時,塗膜膜厚變過大,同樣難以獲得良好液晶配向膜,另外,液晶配向劑之黏性增大會成為塗佈特性差者。
特別佳之固形分濃度之範圍,因在基板塗佈液晶配向劑時所用方法而異。例如,旋轉塗佈法時為1.5~4.5重量%之範圍特別佳。印刷法時,固形分濃度為3~9重量%之範圍,因此,溶液黏度在12~50mPa‧s之範圍故特別佳。使用噴墨法時,固形分濃度在1~5重量%之範圍,藉此使溶液黏度在3~15mPa‧s之範圍,特別佳。
調製本發明之液晶配向劑時之溫度,較佳為0℃~200℃、更較佳為20℃~60℃。
<液晶配向膜之形成方法>
本發明之液晶配向劑,可適用於藉由光配向法形成液晶配向膜用。
形成液晶配向膜之方法方面,例如於基板上塗佈本發明之液晶配向膜以形成塗膜,接著於該塗膜經光配向法賦予液晶配向能的方法。
首先,在設有圖案狀的透明導電膜之基板的透明導電膜側,將本發明之液晶配向劑經由例如輥塗法、旋轉塗佈法、印刷法、噴墨法等之適宜塗佈方法進行塗佈,例如在40~250℃之溫度、0.1~120分鐘加熱以形成塗膜。塗膜之膜厚,溶劑除去後之厚度,較佳為0.001~1μm,更佳為0.005~0.5μm。
前述基板方面,例如可使用由浮法玻璃、鈉鈣玻璃般玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯,聚醚碸、聚碳酸酯,聚(脂環式烯烴)般塑膠所成之透明基板等。
前述透明導電膜方面,可使用由SnO2
所成之NESA膜、In2
O3
-SnO2
所成之ITO膜等。此等之透明導電膜之圖案化,可使用光‧蝕刻法或在形成透明導電膜時使用遮罩之方法等。
接著,在前述塗膜照射直線偏光或經部分偏光的放射線或無偏光之放射線,依情況進一步以150~250℃之溫度、較佳為1~120分鐘進行加熱處理,可成為賦予液晶配向能的液晶配向膜。於此,放射線方面,例如可使用含150~800nm波長之光的紫外線及可見光線,但以含300~400nm之波長的光之紫外線為佳,以含300nm以上未達365nm之波長的光之紫外線更佳。本發明之液晶配向劑,不因波長365nm以上的長波長領域光而產生光反應,故可無步驟上之不適而進行液晶面板之製造,另外,就算對於液晶面板使用時之背光的光亦具有長期間安定性的優點。
放射線係直線偏光或部分偏光時,照射可從基板面垂直的方向進行,為了賦予預傾角,亦可由斜方向進行,另外,亦可以此等組合進行。照射無偏光的放射線時,照射的方向為斜方向係必要的。
放射線的照射量方面,較佳為1J/m2
以上未達10,000J/m2
,更較佳為10~3,000J/m2
。又,對由習知之液晶配向劑所形成的塗膜,經由光配向法賦予液晶配向能時,10,000J/m2
以上的放射線照射量為必要。然而使用本發明之液晶配向劑,則光配向法時之放射線照射量在3,000J/m2
以下,進一步在1,000J/m2
以下亦可賦予良好液晶配向性,消減液晶顯示元件製造花費。
<液晶顯示元件之製造方法>
使用本發明之液晶配向劑所形成之液晶顯示元件,可如以下般製造。
如上述般,準備一對(2片)形成有液晶配向膜之基板,並將此等所具有之液晶配向膜以照射直線偏光放射線的偏光方向成特定角度之方式對向,將基板間的周邊部以密封劑進行密封,並注入液晶、充填,使液晶注入口封閉以構成液晶晶胞。接著,使液晶晶胞加熱至所用液晶成為等方相的溫度為止後,冷卻至室溫後,除去注入時之流動配向為佳。
接著,於其兩面,將偏光板以其偏光方向係與個別基板的液晶配向膜之配向感應易軸(easy axis)成特定角度之方式貼合,可成為液晶顯示元件。
液晶配向膜為水平配向性時,藉由調整在形成有液晶配向膜的2片基板之照射直線偏光放射線的偏光方向所成角度及個別基板與偏光板的角度,可得具TN型或STN型液晶晶胞的液晶顯示元件。
另外,液晶配向膜為垂直配向性時,以形成有液晶配向膜的2片基板之配向感應易軸(easy axis of alignment)的方向成為平行之方式,構成晶胞,於此,使偏光板以該偏光方向與配向感應易軸成45°角度之方式進行貼合,可成為具垂直配向型液晶晶胞的液晶顯示元件。
前述密封劑如可使用作為間隔壁之含氧化鋁球及硬化劑之環氧樹脂等。
前述液晶可使用如向列型液晶、層列相型液晶等。為TN型液晶晶胞或STN型液晶晶胞時,以具正介電各向異性者為佳,如可使用聯苯基系液晶、苯基環己烷系液晶、酯系液晶、三聯苯基系液晶、聯苯基環己烷系液晶、嘧啶系液晶、二噁烷系液晶、雙環辛烷系液晶、立方烷系液晶等。又在前述液晶中,可使用如cholestyl chloride、膽固醇基壬酸酯,膽固醇基碳酸酯等之膽固醇液晶;商品名C-15、CB-15(Merck公司製)之市售手性試劑;可進一步添加p-癸氧基亞芐基-p-胺基-2-甲基丁基肉桂酸酯等之強介電性液晶等來使用。
另外,於垂直配向型液晶晶胞之情況,以具負介電各向異性者之向列型液晶為佳,如可使用二氰基苯系液晶,噠嗪系液晶、希夫鹼系液晶、氧化偶氮基系液晶、聯苯基系液晶、苯基環己烷系液晶等。
作為於液晶晶胞外側所使用之偏光板,可舉如使聚乙烯基醇延伸配向同時吸收碘之稱為「H膜」的偏光膜以乙酸纖維素保護膜挾持的偏光板、或H膜所成之偏光板等。
而且所製造的本發明之液晶顯示元件為顯示特性,長期信賴性等之諸性能優異者。
實施例
以下、將本發明以實施例進一步具體說明,但本發明不限於此等實施例。
以下實施例中,重量平均分子量係藉由以下條件之膠體滲透層析法所測定之聚苯乙烯換算值。
管柱:東曹(股)製、TSKgelGRCXLII
溶劑:四氫呋喃
溫度:40℃
壓力:68kgf/cm2
環氧當量以JIS C2105之“鹽酸-甲基乙基酮法”為準進行測定。
以下之合成例係因應需要重複下述之合成路徑,確保以後之合成例及實施例所使用之必要量的生成物。
<具有環氧基的聚有機矽氧烷之合成>
合成例1(1)
於具備攪拌機、溫度計、滴下漏斗及迴流冷卻管的反應容器中,加入2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷100.0g、甲基異丁基酮500g及三乙基胺10.0g,在室溫進行混合。接著,使去離子水100g以滴下漏斗花30分鐘滴下後,在迴流下邊混合,邊以80℃進行6小時反應。反應完畢後,取出有機層,以0.2重量%硝酸銨水溶液洗至洗淨後水呈中性為止後,在減壓下將溶劑及水餾去,得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-1之黏稠透明液體。
關於此聚有機矽氧烷EPS-1,進行1
H-NMR分析,在化學位移(6)=3.2ppm附近,得到如理論強度之環氧基的波峰,確認反應中無環氧基之副反應。
此聚有機矽氧烷EPS-1之黏度、Mw及環氧當量如第1表。
合成例1(2)及1(3)
除添加原料如第1表所示以外,與合成例1(1)同樣地分別得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-2及3之黏稠透明液體。
此等之聚有機矽氧烷之Mw及環氧當量如第1表。
合成例1(4)
於具備攪拌機及溫度計之反應容器中,加入異丙醇150g,氫氧化四甲基銨之10重量%水溶液5.4g(含氫氧化四甲基銨5.93mmol及水270mmol。)及水12g後,緩緩添加γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷42.5g(180mmol),在室溫繼續攪拌20小時以進行反應。
反應完畢後,於反應混合物中加入甲苯200g,在減壓下除去異丙醇。關於殘存物,使用分液漏斗將反應溶液以蒸餾水洗淨。重複以蒸餾水洗至分液漏斗水層成為中性為止後,取出有機層,以無水硫酸鈉脫水後,藉由在減壓下餾去甲苯,得到具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-4。
此聚有機矽氧烷EPS-4之重量平均分子量Mw及環氧當量如第1表。
又,第1表中,原料矽烷化合物之簡稱分別為以下之含意。
ECETS:2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷
MTMS:甲基三甲氧基矽烷
PTMS:苯基三甲氧基矽烷
GPTMS:3-氧化縮水甘油基丙基三甲氧基矽烷
[上述式(2)所表示之化合物之合成]
合成例2(1)
依下述路徑
,合成化合物(2-1-1)。
(化合物(2-1-1A)之合成)
於具備溫度計及滴下漏斗之500mL茄形燒瓶中,加入4,4,5,5,5-五氟戊醇18g,三乙基胺11.1g及四氫呋喃50mL並冰冷。於此,將置入滴下漏斗的由偏苯三酸酐氯化物21g及四氫呋喃200mL所成之溶液花30分以上滴下,進一步攪拌2小時以進行反應。反應完畢後,藉由加入乙酸乙酯500mL及水500mL後進行分液,將有機層以硫酸鎂乾燥、濃縮,以乙酸乙酯及己烷之混合溶劑進行再結晶,得到化合物(2-1-1A)29g。
(化合物(2-1-1)之合成)
將上述所得化合物(2-1-1A)28g、4-胺基桂皮酸13g及乙酸150mL置於2小時迴流下,進行反應。反應完畢後,使反應混合物以乙酸乙酯進行萃取,萃取液以水洗淨,以硫酸鎂乾燥後,經矽膠管柱進行純化,進一步藉由以乙醇及四氫呋喃所成之混合溶劑進行再結晶,而得到化合物(2-1-1)之結晶(純度98.0%)18g。
合成例2(2)
依下述路徑
,合成化合物(2-4)。
化合物(2-4A)之合成
具備溫度計及滴下漏斗的1,000mL之茄形燒瓶,加入膽甾烷醇39g、三乙基胺11.1g及甲苯200mL,進行冰冷。於此,將置入滴下漏斗的由偏苯三酸酐氯化物21g及四氫呋喃200mL所成之溶液花30分以上進行滴下,進一步2小時攪拌下進行反應。反應完畢後,加入甲苯500mL及水500mL後進行分液,將有機層以硫酸鎂乾燥,濃縮,進一步以乙酸乙酯與己烷之混合溶劑進行再結晶以得到化合物(2-4A)48g。
化合物(2-4)之合成
混合上述所得化合物(2-4A)46g、4-胺基桂皮酸13g及乙酸300mL,於2小時迴流下,進行反應。反應完畢後,使反應混合物以乙酸乙酯進行萃取,使有機層以水洗淨,以硫酸鎂乾燥後,經矽膠管柱進行純化,進一步以乙酸乙酯與己烷所成之混合溶劑進行再結晶而得到化合物(2-4)之結晶(純度98.1%)20g。
合成例2(3)
依下述路徑
,合成化合物(2-6-1)。
(化合物(2-6-1A)之合成)
於具備Dean-Stark管的300mL三口燒瓶,加入5-羥基苯二甲酸18g及二乙基苯100mL,於1小時迴流下進行反應。接著,於此追加4-胺基桂皮酸16g、三乙基胺42mL及四氫呋喃100mL後在10小時迴流下進行反應。反應完畢後,於反應混合物中加入乙酸乙酯進行萃取,使萃取液以稀鹽酸及水依序洗淨,接著以硫酸鎂乾燥、濃縮後,以乙酸乙酯進行再結晶,以得到化合物(2-6-1A)14g。
(化合物(2-6-1)之合成)
於具備滴下漏斗之300mL之茄形燒瓶中加入上述所得化合物(2-6-1A)12g及N,N-二甲基乙醯胺70mL,在室溫進行1小時攪拌。接著,於此將4,4,4-三氟-1-碘丁烷11g及N,N-二甲基乙醯胺30mL花30分以上進行滴下,直接在室溫進行8小時反應。反應完畢後,於反應混合物中加入乙酸乙酯進行萃取,將萃取液以水進行3次洗淨,接著以硫酸鎂乾燥、濃縮後,以矽膠管柱純化,進一步以乙醇進行再結晶,而得到化合物(2-6-1)之結晶12g。
[上述式(3)所表示之化合物之合成]
合成例3(1)
依下述路徑
合成化合物(3-1)。
(化合物(3-1B)之合成)
於具備迴流管的300mL之茄形燒瓶中加入4-硝基桂皮酸19g、亞硫醢氯100mL及N,N-二甲基甲醯胺50μL,在80℃進行1小時反應。反應後,在減壓下將亞硫醯氯餾去,加入二氯甲烷而得到有機層,使此有機層以碳酸氫鈉水溶液洗淨,以硫酸鎂乾燥,進行濃縮後,加入四氫呋喃而得到化合物(3-1A)之四氫呋喃溶液。
接著,於與上述不同的500mL三口燒瓶中加入4,4,5,5,5-五氟戊醇18g、三乙基胺11.1g及四氫呋喃100mL。使此溶液冰冷,於此將上述化合物(3-1A)之四氫呋喃溶液緩緩滴下,進一步攪拌2小時以進行反應。反應完畢後,使以乙酸乙酯萃取所得之萃取液以硫酸鎂乾燥,進行濃縮後,以乙醇進行再結晶,而得到化合物(3-1B)之結晶29g。
(化合物(3-1C)之合成)
在具備溫度計及氮導入管之300mL之三口燒瓶中加入上述所得化合物(3-1B)28g、氯化錫2水和物181g及乙醇300mL,在70℃攪拌1小時以進行反應。反應完畢後,將反應混合物注入於冰水,以2M之氫氧化鈉水溶液中和,添加乙酸乙酯後除去沈澱物。接著,於濾液添加乙酸乙酯進行萃取。使此萃取液進行水洗,以硫酸鎂乾燥、濃縮、乾固,而得到化合物(3-1C)20g。
(化合物(3-1)之合成)
於具備迴流管及氮導入管之200mL之茄形燒瓶中加入上述所得化合物(3-1C)16g、偏苯三酸酐9.6g及乙酸150mL,1小時迴流下進行反應。反應完畢後,使反應混合物以乙酸乙酯進行萃取。將此萃取液進行水洗,以硫酸鎂乾燥後,濃縮、乾固,以乙酸乙酯及己烷所成之混合溶劑進行再結晶,而得到化合物(3-1)之白色結晶(純度98.0%)18g。
<其他聚合物之合成>
[聚醯胺酸之合成]
合成例PA-1
使作為四羧酸二酐之均苯四甲酸二酐109g(0.50莫耳當量)及1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳當量)以及作為二胺之4,4-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮2,290g,在40℃進行3小時反應後,追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,350g而得到含聚醯胺酸(PA-1)10重量%的溶液約4,000g。此聚醯胺酸溶液之溶液黏度為210mPa‧s。
合成例PA-2
使作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐98g(0.50莫耳當量)及均苯四甲酸二酐109g(0.50莫耳當量)以及作為二胺之4,4’-二胺基二苯基甲烷198g(1.0莫耳當量)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮2,290g,在40℃進行3小時反應後,追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,350g而得到含聚醯胺酸(PA-2)10重量%的溶液約4,000g。此聚醯胺酸溶液之溶液黏度為135mPa‧s。
合成例PA-3
使作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳當量)及作為二胺之4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮2,246g,在40℃進行4小時反應後,追加N-甲基-2-吡咯烷酮1,321g而得到含聚醯胺酸(PA-3)10重量%的溶液約3,950g。此聚醯胺酸溶液之溶液黏度為220mPa‧s。
合成例PA-4
使作為四羧酸二酐之1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐196g(1.0莫耳當量)及作為二胺之2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯212g(1.0莫耳當量)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮4,050g,在40℃進行3小時反應而得到含聚醯胺酸(PA-4)10重量%的溶液3,700g。此聚醯胺酸溶液之溶液黏度為170mPa‧s。
合成例PA-5
使作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐224g(1.0莫耳當量)及作為二胺之4,4’-二胺基二苯基醚200g(1.0莫耳當量)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮2,404g,在40℃進行4小時反應而得到含聚醯胺酸(PA-5)15重量%的溶液約2,800g。
將此聚醯胺酸溶液少量分取出,加入N-甲基-2-吡咯烷酮作為聚合物濃度10重量%之溶液所測定之溶液黏度為190mPa.s。
[聚醯亞胺之合成]
合成例PI-1
使作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)以及作為二胺之p-苯二胺95g(0.88莫耳)、2,2-二三氟甲基-4,4-二胺基聯苯32g(0.10莫耳)、3,6-雙(4-胺基芐氧基)膽甾烷6.4g(0.010莫耳)及十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.015莫耳)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮960g,在60℃進行9小時反應。將所得聚醯胺酸溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮成為聚合物濃度10重量%之溶液所測定之溶液黏度為58mPa.s。
於所得聚醯胺酸溶液中加入N-甲基-2-吡咯烷酮2,740g、吡啶396g及乙酸酐409g,在110℃進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,藉由將系内溶劑以新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑取代(藉由本操作,使脫水閉環反應使用的吡啶及乙酸酐排除至系外。以下相同。),得到含醯亞胺化率約95%之聚醯亞胺(PI-1)15重量%的溶液約2,500g。
使此聚醯亞胺溶液少量分取出,以減壓除去溶劑後溶於γ-丁內酯作為聚合物濃度8.0重量%之溶液所測定之溶液黏度為33mPa.s。
合成例PI-2
使作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)、作為二胺之p-苯二胺96g(0.89莫耳)、雙胺基丙基四甲基二矽氧烷25g(0.10莫耳)及3,6-雙(4-胺基芐氧基)膽甾烷13g(0.020莫耳)以及作為單胺之N-十八烷基胺8.1g(0.030莫耳)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮960g,在60℃進行6小時反應。將所得聚醯胺酸溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮成為聚合物濃度10重量%之溶液所測定之溶液黏度為60mPa.s。
接著,於所得聚醯胺酸溶液追加N-甲基-2-吡咯烷酮2,700g,並添加吡啶396g及乙酸酐409g後在110℃進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,將系内溶劑以新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑取代而得到含醯亞胺化率約95%之聚醯亞胺(PI-2)15重量%的溶液約2,400g。
使此聚醯亞胺溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮作為聚合物濃度6.0重量%之溶液所測定之溶液黏度為18mPa.s。
合成例PI-3
使作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐224g(1.0莫耳)以及作為二胺之p-苯二胺107g(0.99莫耳)及3,6-雙(4-胺基芐氧基)膽甾烷6.43g(0.010莫耳)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮3,039g,在60℃進行6小時反應而得到含聚醯胺酸10重量%的溶液。此聚醯胺酸之溶液黏度為260mPa‧s。
接著,於所得聚醯胺酸溶液追加N-甲基-2-吡咯烷酮2,700g,添加吡啶396g及乙酸酐306g後在110℃進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,將系内溶劑以新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑取代而得到含醯亞胺化率約89%之聚醯亞胺(PI-3)9.0重量%的溶液約3,500g。
使此聚醯亞胺溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮作為聚合物濃度5.0重量%之溶液所測定之溶液黏度為74mPa‧s。
合成例PI-4
使作為四羧酸二酐之2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐112g(0.50莫耳)及1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5(四氫-2,5-二氧-3-呋喃基)-萘並[1,2-c]-呋喃-1,3-二酮157g(0.50莫耳)以及作為二胺之p-苯二胺89g(0.82莫耳)、2,2’-二三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯32g(0.10莫耳)、1-(3,5-二胺基芐氧基)-4-(4-三氟甲基芐氧基)-環己烷25g(0.059莫耳)及十八烷氧基-2,5-二胺基苯4.0g(0.011莫耳)溶於N-甲基-2-吡咯烷酮2,175g,在60℃進行6小時反應而得到含聚醯胺酸的溶液。將所得聚醯胺酸溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮成為聚合物濃度10重量%之溶液所測定之溶液黏度為110mPa‧s。
於所得聚醯胺酸溶液之1,500g,追加N-甲基-2-吡咯烷酮3,000g,添加吡啶221g及乙酸酐228g後在110℃進行4小時脫水閉環反應。脫水閉環反應後,將系内溶劑以新的N-甲基-2-吡咯烷酮進行溶劑取代而得到含醯亞胺化率約92%之聚醯亞胺(PI-4)10重量%的溶液約4,000g。
使此聚醯亞胺溶液少量分取出,添加N-甲基-2-吡咯烷酮作為聚合物濃度4.5重量%之溶液所測定之溶液黏度為28mPa‧s。
[其他聚矽氧烷之合成]
合成例PS-1
於具備冷卻管的200mL之三口燒瓶中加入四乙氧基矽烷20.8g及1-乙氧基-2-丙醇28.2g,加熱至60℃並攪拌。於此,加入在容量20mL之另外的燒瓶中調製的使馬來酸酐0.26g溶於水10.8g之馬來酸酐水溶液,在60℃進一步加熱4小時、並攪拌以進行反應。從所得反應混合物餾去溶劑,加入1-乙氧基-2-丙醇,再度濃縮而得到含10重量%聚有機矽氧烷PS-1的聚合物溶液。PS-1之重量平均分子量Mw為5,100。
<感放射線性聚有機矽氧烷之合成>
實施例ArIE-1
於具備迴流管的200mL之三口燒瓶中加入上述合成例1(1)所得具有環氧基的聚有機矽氧烷EPS-1:5.0g,作為桂皮酸衍生物(1)之上述合成例2(1)所得化合物(2-1-1)6.7g(對於具有環氧基的聚有機矽氧烷之環氧基相當50mol%。)及四丁基溴化銨0.5g,使固形分濃度成為20重量%之方式添加N,N-二甲基乙醯胺,在120℃進行10小時反應。反應完畢後,加入甲醇使沈澱生成,使此沈澱物溶於乙酸乙酯所得之溶液進行3次水洗後,餾去溶劑而得到感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-1之白色粉末8.4g。感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-1之重量平均分子量Mw為28,100。
實施例ArIE-2~13
上述實施例ArIE-1中,具有環氧基的聚有機矽氧烷之種類以及桂皮酸衍生物(1)之種類及量如第2表記載相同外,與實施例ArIE-1同樣地實施,分別合成感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-2~S-ArIE-13。此等感放射線性聚有機矽氧烷之重量平均分子量Mw如第2表。
又,在實施例ArIE-6及7,分別使用2種類的桂皮酸衍生物(1)。
另外,第2表中,桂皮酸衍生物(1)之「使用量」係指相對於具有環氧基的聚有機矽氧烷之環氧基的比例。
<液晶配向劑的調製及保存安定性之評估>
實施例ArIE-14
混合上述實施例ArIE-1所得感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-1之100重量份、與作為其他聚合物使含上述合成例PA-1所得聚醯胺酸PA-1的溶液成為換算為PA-1相當2,000重量份的量,於此加入N-甲基-2-吡咯烷酮及丁基溶纖劑,溶劑組成成為N-甲基-2-吡咯烷酮:丁基溶纖劑=50:50(重量比)、固形分濃度為3.0重量%之溶液。
藉由使此溶液以孔徑1μm之過濾器進行過濾,調製液晶配向劑A-ArIE-1。
將此液晶配向劑A-ArIE-1以-15℃保存6個月。於保存前及後於25℃經由E型黏度計進行黏度測定。溶液黏度保管前後的變化率未達10%者,保存安定性為「良」、10%以上者,保存安定性為「不良」,而液晶配向劑A-ArIE-1之保存安定性為「良」。
實施例ArIE-15~31及33~52
上述實施例ArIE-14中,使感放射線性聚有機矽氧烷之種類以及其他聚合物之種類及量分別如第3表記載般外,與實施例ArIE-14同樣地實施,分別調製液晶配向劑A-ArIE-2~A-18及A-ArIE-20~39。關於各液晶配向劑,與實施例ArIE-14同樣地調查之保存安定性的評估結果如第3表。
實施例ArIE-32
取作為其他聚合物,使含上述合成例PS-1所得其他聚矽氧烷PS-1的溶液換算為PS-1相當於500重量份之量,於此加入上述實施例ArIE-1所得感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-1:100重量份,進一步添加1-乙氧基-2-丙醇做成固形分濃度4.0重量%之溶液。藉由使此溶液以孔徑1μm之過濾器進行過濾,調製液晶配向劑A-ArIE-19。
關於此液晶配向劑A-ArIE-19,與實施例ArIE-14同樣地,調查之保存安定性之評估結果如第3表。
實施例ArIE-53
上述實施例ArIE-32中,取代感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-1,使用上述實施例ArIE-9所得感放射線性聚有機矽氧烷S-ArIE-9之100重量份外,與實施例ArIE-32同樣地、調製液晶配向劑A-ArIE-40,調查保存安定性。保存安定性之評估結果如第3表。
實施例ArIE-54~57
上述實施例ArIE-14中,使其他聚合物之種類及量如第3表記載般、進一步在第3表記載的環氧化合物如第3表的量使用外,與實施例ArIE-14同樣地、分別調製液晶配向劑A-ArIE-41~A-ArIE-44。
關於此等之液晶配向劑,分別與實施例ArIE-14同樣地調查之保存安定性之評估結果如第3表。
又,第3表中,環氧化合物之簡稱「E-1」及「E-2」分別為下述式(E-1)或(E-2)所表示之化合物。
實施例ArIE-58
<TN配向型液晶顯示元件之製造>
將上述實施例ArIE-14所調製之液晶配向劑A-ArIE-1,於附ITO膜所成之透明電極玻璃基板的透明電極面上,使用旋轉塗佈進行塗佈,在80℃加熱板上進行1分鐘預烘烤後,藉由以180℃進行1小時加熱,而形成膜厚0.1μm之塗膜。在此塗膜表面,使用Hg-Xe燈及GIan-Taylor稜鏡,藉由使含313nm之亮線的偏光紫外線1,000J/m2
從基板法線傾斜40°方向進行照射,而賦予液晶配向能以形成液晶配向膜。
重複上述相同操作,製作1對(2片)於透明導電膜面上具液晶配向膜之玻璃基板。
在此1對基板之分別形成液晶配向膜面的周圍部,使含直徑5.5μm氧化鋁球的環氧樹脂接著劑經網版印刷進行塗佈後,以偏光紫外線照射方向成為直交之方式將基板重疊並壓著,在150℃花1小時加熱使接著劑熱硬化。接著,於基板間隙從液晶注入口注入正型向列型液晶(Merck公司製、MLC-6221,含有手性試劑),進行填充後,以環氧系接著劑密封液晶注入口。進一步,為除去液晶注入時之流動配向,將其在150℃進行10分鐘加熱後緩慢冷卻至室溫。接著,於基板之外側兩面,使偏光板以其偏光方向相互垂直,且與液晶配向膜之偏光方向平行之方式進行貼合,而製造TN配向型液晶顯示元件。
關於此等液晶顯示元件,藉由以下方法進行評估。評估結果如第4表。
<液晶顯示元件之評估>
(1)液晶配向性之評估
有關上述所製造之液晶顯示元件,以光學顯微鏡觀察以5V電壓進行ON‧OFF(外加‧解除電壓)時之明暗變化中異常區域之有無,無異常區域時,為「良」。
(2)電壓維持率之評估
於上述所製造之液晶顯示元件,以外加5V電壓、60微秒的時間,以167毫秒之間距外加後,測定解除外加電壓後167毫秒後之電壓維持率。電壓維持率之測定裝置係使用(股)TOYO Corporation製、VHR-1。
(3)燒附之評估
於上述所製造之液晶顯示元件,使重疊直流5V之30Hz、3V的矩形波在60℃環境溫度施加2小時,使剛切斷直流電壓後之液晶晶胞内所殘留之電壓以Flicker minimizing Method求出殘留Dc電壓。
實施例ArIE-59~74
作為液晶配向劑,分別使用第4表所示者外,與上述實施例ArIE-58同樣地製作TN配向型液晶顯示元件,並進行評估。結果如第4表。
實施例ArIE-75
<垂直配向型液晶顯示元件之製造>
使上述實施例ArIE-29所調製之液晶配向劑A-ArIE-16,於附ITO膜所成之透明電極玻璃基板的透明電極面上,使用旋轉塗佈進行塗佈,在80℃加熱板上進行1分鐘預烘烤後,在庫内以氮取代之烤箱中,以200℃進行1小時加熱(後烘烤),形成膜厚0.1μm之塗膜。接著於此塗膜表面,使用Hg-Xe燈及Glan-Taylor稜鏡,使含313nm之亮線的偏光紫外線1,000J/m2
從基板法線傾斜40°的方向照射得到液晶配向膜。重複相同操作,製作一對(2片)具液晶配向膜的基板。
於上述基板中1片之具液晶配向膜的面外周,使含直徑5.5μm氧化鋁球的環氧樹脂接著劑經網版印刷進行塗佈後,使1對之基板的液晶配向膜面對向,使對各基板紫外線的光軸之基板面的投影方向成逆平行之方式進行壓著,在150℃花1小時使接著劑熱硬化。接著,從液晶注入口於基板間之間隙,填充負型液晶(Merck公司製MLC-6608)後,以環氧系接著劑密封液晶注入口。進一步,為除去液晶注入時之流動配向,將此在150℃加熱10分鐘後緩慢冷卻至室溫。接著,於基板之外側兩面,藉由使偏光板以其偏光方向相互垂直,且與液晶配向膜之紫外線光軸之對基板面的投影方向成45°角度之方式進行貼合,以製造垂直配向型液晶顯示元件。
關於此垂直配向型液晶顯示元件之液晶配向性、電壓維持率及燒附,如同實施例ArIE-58同樣地進行評估外,預傾角及耐熱性則遵照下述方法進行評估。全部之評估結果如第5表。
(4)預傾角之評估
有關上述所製造之液晶顯示元件,根據T. J. Scheffer et. a1. J. Appl. Phys. vol. 19,p2013(1980)所記載之方法,使用He-Ne雷射光,經結晶旋轉法,測定預傾角。
(5)耐熱性之評估
使上述液晶配向膜形成的後烘烤溫度設為250℃外,與上述同樣地進行液晶配向膜之形成及垂直配向型液晶顯示元件之製造。關於所得液晶顯示元件,顯示良好垂直配向性者(顯示均一黑顯示者)為「良」,有光漏者為「不良」。
實施例ArIE-76~101
作為液晶配向劑,除分別使用第5表所示者外,與實施例ArIE-75同樣地製作垂直配向型液晶顯示元件、進行評估。結果如第5表。
本發明之液晶配向劑,作為適用光配向法的液晶配向劑,與習知之液晶配向劑比較,可以少量放射線照射量形成具有優異液晶配向性及電特性的液晶配向膜。進一步、所形成之液晶配向膜的耐熱性高,故可無步驟上的不適而進行液晶面板的製造。
此外,使用此液晶配向膜於液晶顯示元件時,液晶顯示元件可較從前價廉地製造,且所得液晶顯示元件為顯示特性、信賴性等之諸性能優異者。而,此等之液晶顯示元件可有效適用於種種裝置,例如桌上型計算機、手錶、時鐘、計數顯示板、文書處理系統、個人電腦、液晶電視等之裝置。
Claims (9)
- 一種液晶配向劑,其特徵係含有下述式(1)(式(1)中,RI 為氫原子或碳數1~40之1價的有機基,RI1 、RIV 及RV 各自獨立,為氫原子,甲基、氰基或氟原子,RI 為氫原子時RIII 為碳數1~40之1價的有機基,RI 為氫原子以外時RIII 為羧基)所表示之化合物、與選自下述式(S-1)(式(S-1)中,X1 為具有環氧基之1價的有機基,Y1 為羥基、碳數1~10之烷氧基、碳數1~20之烷基或碳數6~20之芳基)所表示之具有重複單位的聚有機矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群之至少1種進行反應所得到之感放射線性聚有機矽氧烷。
- 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中,上述式(1)所表示之化合物係為下述式(2)(式(2)中,RII 、RIV 及RV 分別與上述式(1)中者同義,RVI 為單鍵、醚鍵、硫醚鍵、酯鍵、硫酯鍵或醯胺鍵,RVII 為可以氟原子取代之碳數1~30之烷基或可以氟原子取代之碳數3~40之脂環式基)所表示之化合物。
- 如申請專利範圍第1項之液晶配向劑,其中,上述式(1)所表示之化合物係為下述式(3)(式(3)中,RII 、RIV 及RV 分別與上述式(1)中者同義,RVIII 為可以氟原子取代之碳數1~30之烷基或可以氟原子取代之碳數3~40之脂環式基)所表示之化合物。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑,其中,更含有由聚醯胺酸及聚醯亞胺所成群選出之至少1種的聚合物。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑,其中,更含有選自下述式(S-2)(式(s-2)中,X2 為羥基、鹵原子、碳數1~20之烷基、碳數1~6之烷氧基或碳數6~20之芳基,Y2 為羥基或碳數1~10之烷氧基)所示之聚矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群之至少1種。
- 一種液晶配向膜之形成方法,其特徵係於基板上塗佈申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑後形成塗膜,並對該塗膜照射放射線。
- 一種液晶顯示元件,其特徵係具備有由申請專利範圍第1~3項中任一項之液晶配向劑所形成的液晶配向膜。
- 一種感放射線性聚有機矽氧烷,其特徵係上述式(1)所表示之化合物、與由上述式(S-1)所表示之具有重複單位的聚有機矽氧烷、其水解物及水解物之縮合物所成群選出之至少1種進行反應所得到者。
- 一種上述式(1)所表示之化合物。
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